Metamath Proof Explorer


Theorem hausflim

Description: A condition for a topology to be Hausdorff in terms of filters. A topology is Hausdorff iff every filter has at most one limit point. (Contributed by Jeff Hankins, 5-Sep-2009) (Revised by Stefan O'Rear, 6-Aug-2015)

Ref Expression
Hypothesis flimcf.1 X=J
Assertion hausflim JHausJTopfFilX*xxJfLimf

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 flimcf.1 X=J
2 haustop JHausJTop
3 hausflimi JHaus*xxJfLimf
4 3 ralrimivw JHausfFilX*xxJfLimf
5 2 4 jca JHausJTopfFilX*xxJfLimf
6 simpl JTopzXwXzwJTop
7 1 toptopon JTopJTopOnX
8 6 7 sylib JTopzXwXzwJTopOnX
9 simprll JTopzXwXzwzX
10 9 snssd JTopzXwXzwzX
11 9 snn0d JTopzXwXzwz
12 neifil JTopOnXzXzneiJzFilX
13 8 10 11 12 syl3anc JTopzXwXzwneiJzFilX
14 filfbas neiJzFilXneiJzfBasX
15 13 14 syl JTopzXwXzwneiJzfBasX
16 simprlr JTopzXwXzwwX
17 16 snssd JTopzXwXzwwX
18 16 snn0d JTopzXwXzww
19 neifil JTopOnXwXwneiJwFilX
20 8 17 18 19 syl3anc JTopzXwXzwneiJwFilX
21 filfbas neiJwFilXneiJwfBasX
22 20 21 syl JTopzXwXzwneiJwfBasX
23 fbunfip neiJzfBasXneiJwfBasX¬fineiJzneiJwuneiJzvneiJwuv
24 15 22 23 syl2anc JTopzXwXzw¬fineiJzneiJwuneiJzvneiJwuv
25 1 neisspw JTopneiJz𝒫X
26 1 neisspw JTopneiJw𝒫X
27 25 26 unssd JTopneiJzneiJw𝒫X
28 27 adantr JTopzXwXzwneiJzneiJw𝒫X
29 28 a1d JTopzXwXzw¬fineiJzneiJwneiJzneiJw𝒫X
30 ssun1 neiJzneiJzneiJw
31 filn0 neiJzFilXneiJz
32 13 31 syl JTopzXwXzwneiJz
33 ssn0 neiJzneiJzneiJwneiJzneiJzneiJw
34 30 32 33 sylancr JTopzXwXzwneiJzneiJw
35 34 a1d JTopzXwXzw¬fineiJzneiJwneiJzneiJw
36 idd JTopzXwXzw¬fineiJzneiJw¬fineiJzneiJw
37 29 35 36 3jcad JTopzXwXzw¬fineiJzneiJwneiJzneiJw𝒫XneiJzneiJw¬fineiJzneiJw
38 1 topopn JTopXJ
39 38 adantr JTopzXwXzwXJ
40 fsubbas XJfineiJzneiJwfBasXneiJzneiJw𝒫XneiJzneiJw¬fineiJzneiJw
41 39 40 syl JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXneiJzneiJw𝒫XneiJzneiJw¬fineiJzneiJw
42 fgcl fineiJzneiJwfBasXXfilGenfineiJzneiJwFilX
43 42 adantl JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXXfilGenfineiJzneiJwFilX
44 simplrr JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXzw
45 9 adantr JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXzX
46 16 adantr JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXwX
47 fvex neiJzV
48 fvex neiJwV
49 47 48 unex neiJzneiJwV
50 ssfii neiJzneiJwVneiJzneiJwfineiJzneiJw
51 49 50 ax-mp neiJzneiJwfineiJzneiJw
52 ssfg fineiJzneiJwfBasXfineiJzneiJwXfilGenfineiJzneiJw
53 52 adantl JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXfineiJzneiJwXfilGenfineiJzneiJw
54 51 53 sstrid JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXneiJzneiJwXfilGenfineiJzneiJw
55 30 54 sstrid JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXneiJzXfilGenfineiJzneiJw
56 8 adantr JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXJTopOnX
57 elflim JTopOnXXfilGenfineiJzneiJwFilXzJfLimXfilGenfineiJzneiJwzXneiJzXfilGenfineiJzneiJw
58 56 43 57 syl2anc JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXzJfLimXfilGenfineiJzneiJwzXneiJzXfilGenfineiJzneiJw
59 45 55 58 mpbir2and JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXzJfLimXfilGenfineiJzneiJw
60 54 unssbd JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXneiJwXfilGenfineiJzneiJw
61 elflim JTopOnXXfilGenfineiJzneiJwFilXwJfLimXfilGenfineiJzneiJwwXneiJwXfilGenfineiJzneiJw
62 56 43 61 syl2anc JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXwJfLimXfilGenfineiJzneiJwwXneiJwXfilGenfineiJzneiJw
63 46 60 62 mpbir2and JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXwJfLimXfilGenfineiJzneiJw
64 eleq1w x=zxJfLimXfilGenfineiJzneiJwzJfLimXfilGenfineiJzneiJw
65 eleq1w x=wxJfLimXfilGenfineiJzneiJwwJfLimXfilGenfineiJzneiJw
66 64 65 moi zXwX*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJwzJfLimXfilGenfineiJzneiJwwJfLimXfilGenfineiJzneiJwz=w
67 66 3com23 zXwXzJfLimXfilGenfineiJzneiJwwJfLimXfilGenfineiJzneiJw*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJwz=w
68 67 3expia zXwXzJfLimXfilGenfineiJzneiJwwJfLimXfilGenfineiJzneiJw*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJwz=w
69 45 46 59 63 68 syl22anc JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasX*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJwz=w
70 69 necon3ad JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXzw¬*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJw
71 44 70 mpd JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasX¬*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJw
72 oveq2 f=XfilGenfineiJzneiJwJfLimf=JfLimXfilGenfineiJzneiJw
73 72 eleq2d f=XfilGenfineiJzneiJwxJfLimfxJfLimXfilGenfineiJzneiJw
74 73 mobidv f=XfilGenfineiJzneiJw*xxJfLimf*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJw
75 74 notbid f=XfilGenfineiJzneiJw¬*xxJfLimf¬*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJw
76 75 rspcev XfilGenfineiJzneiJwFilX¬*xxJfLimXfilGenfineiJzneiJwfFilX¬*xxJfLimf
77 43 71 76 syl2anc JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXfFilX¬*xxJfLimf
78 77 ex JTopzXwXzwfineiJzneiJwfBasXfFilX¬*xxJfLimf
79 41 78 sylbird JTopzXwXzwneiJzneiJw𝒫XneiJzneiJw¬fineiJzneiJwfFilX¬*xxJfLimf
80 37 79 syld JTopzXwXzw¬fineiJzneiJwfFilX¬*xxJfLimf
81 24 80 sylbird JTopzXwXzwuneiJzvneiJwuvfFilX¬*xxJfLimf
82 df-ne uv¬uv=
83 82 ralbii vneiJwuvvneiJw¬uv=
84 ralnex vneiJw¬uv=¬vneiJwuv=
85 83 84 bitri vneiJwuv¬vneiJwuv=
86 85 ralbii uneiJzvneiJwuvuneiJz¬vneiJwuv=
87 ralnex uneiJz¬vneiJwuv=¬uneiJzvneiJwuv=
88 86 87 bitri uneiJzvneiJwuv¬uneiJzvneiJwuv=
89 rexnal fFilX¬*xxJfLimf¬fFilX*xxJfLimf
90 81 88 89 3imtr3g JTopzXwXzw¬uneiJzvneiJwuv=¬fFilX*xxJfLimf
91 90 con4d JTopzXwXzwfFilX*xxJfLimfuneiJzvneiJwuv=
92 91 imp JTopzXwXzwfFilX*xxJfLimfuneiJzvneiJwuv=
93 92 an32s JTopfFilX*xxJfLimfzXwXzwuneiJzvneiJwuv=
94 93 expr JTopfFilX*xxJfLimfzXwXzwuneiJzvneiJwuv=
95 94 ralrimivva JTopfFilX*xxJfLimfzXwXzwuneiJzvneiJwuv=
96 simpl JTopfFilX*xxJfLimfJTop
97 96 7 sylib JTopfFilX*xxJfLimfJTopOnX
98 hausnei2 JTopOnXJHauszXwXzwuneiJzvneiJwuv=
99 97 98 syl JTopfFilX*xxJfLimfJHauszXwXzwuneiJzvneiJwuv=
100 95 99 mpbird JTopfFilX*xxJfLimfJHaus
101 5 100 impbii JHausJTopfFilX*xxJfLimf